熔点高的是金刚石吗

熔点高的是金刚石吗,第1张

按照基础无机化学的解释,其实不难懂。

因为无论是石墨还是金刚石,想要达到“液态”,也就是相对滑移的状态,都需要克服共价键形成小的碎片。而石墨片层内部的共价键有用大π键的缘故比金刚石的要短,键能更高,所以断裂需要克服的能量更大,所以熔点更高。

但是!!上述的说法极度不严谨!!极度极度不严谨!!甚至可以说是错误的!!只能作为应试的答案,甚至作为应试的答案都很不合适!!!

真正这个问题怎么解释呢?这个问题的关键不是谁高谁低的问题,而是石墨和金刚石有没有可能在同样的环境下测定熔点的问题。

首先需要理解的是,金刚石是碳原子形成的原子晶体,而石墨则是一类特殊的晶体(片层内部以共价键结合,片层之间以范德华力结合)。石墨和金刚石可以利用物理方法(改变压强和温度)互相转变——你可以把石墨和金刚石理解成碳单质的两种不同的“相”。无论是金刚石还是石墨,其“熔化”过程都是需要破坏共价键的。而液态的石墨和液态的金刚石,就是同样的一种东西——液态的碳。

常压是一个大气压,大概是1bar的压强,而图中可以看到,石墨、气态碳和液态碳的三相点在100bar左右,也就是说液态的碳(liquid carbon)只有在100bar以上才有可能存在,所以常压下无论把石墨加热到多高的温度,只要是常压情况下,对石墨进行加热,首先发生的是升华而不是熔化。

相图中的A区,石墨处于稳定状态,而金刚石处于亚稳态,这就是常压常温下石墨和金刚石的状态,这是为什么常温常压下石墨比金刚石更加稳定的原因。而B区则是石墨单相区,在常压下随着温度升高,金刚石会逐渐石墨化。D是金刚石稳定状态而石墨处于亚稳态的区域。而E区则是金刚石单相区,温度和压强达到E区的条件后,石墨会快速转变为立方金刚石。

图中ABCDE四个区域的交汇点就是金刚石-石墨-液态碳的三相点,只有在这个点的压强之上,升高温度才有可能使金刚石直接熔化;低于这个点的压强的情况下,金刚石只会石墨化。

而同时,在这个压强之上,石墨是不能稳定存在的,他会处在亚稳态或者直接转变为立方金刚石。

1)无论是石墨还是金刚石,常压下都是没有熔点的。常压下升温,石墨会升华,金刚石会石墨化后升华;

2)哪怕不是在常压下,也不能在同一压强下同时测得石墨和金刚石直接熔化成液态碳的温度,所以熔点的比较也就无从谈起了。

金刚石的熔点是3550℃。

石墨常温压根就没有熔点在3652℃~3697℃直接升华。

金刚石:

俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原身,它是一种由碳元素组成的矿物,是自然界由单质元素组成的粒子物质,是碳同素异形体(金刚石,石墨烯,富勒烯,碳纳米管,蓝丝黛尔石等)。金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质,同时金刚石不是只有在地球才有产出,现发现在天体陨落的陨石中也有金刚石的生成态相。

 石墨:

graphite,是一种矿物名,通常产于变质岩中,是煤或碳质岩石(或沉积物)受到区域变质作用或岩浆侵入作用形成。石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子,排列方式呈蜂巢式的多个六边形,每层间有微弱的范德华引力。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。

一般来说:

金刚石的熔点是3550℃;

石墨的熔点是3652℃~3697℃(升华);

石墨熔点高于金刚石。 达到熔点后就成了液态

从片层内部来看,石墨是原子晶体;从片层之间来看,石墨是分子晶体(总体说来,石墨应该是混合型晶体);而金刚石是原子晶体。石墨晶体的熔点反而高于金刚石,似乎不可思议,但石墨晶体片层内共价键的键长是142×10-10m,金刚石晶体内共价键的键长是155×10-10m。同为共价键,键长越小,键越牢固,破坏它也就越难,也就需要提供更多的能量,故而熔点应该更高。 (主要就是石墨的分子晶体属性导致它的熔点高)。

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石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃

金刚石的熔点高达3550℃,沸点为4827℃

石墨,是层状,六角晶系结构,每一个C原子和周围的12个原子距离相同,排列密集,引力很强。

金刚石,是正四面体结构,每一个C原子和周围四个碳原子结合,虽然结合能也很高,但稍小于石墨。

石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物,……熔点1750℃。

金刚石的熔点是3550℃,石墨的熔点是3652℃~3697℃(升华)。石墨熔点高于金刚石。

将金刚石加热到1000℃时,

它会缓慢地变成石墨。

此外根据原子半径越小,化学键越强,c原子半径比si小,那么以上原子晶体的熔沸点应该是:金刚石熔点大于晶体硅的熔点

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